大跨度转体施工T构桥关键部位应力分析.pdf

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1、赵云安等：大跨度转体施工T构桥关键部位应力分析45大跨度转体施工T构桥关键部位应力分析赵云安，蔡红兵，王炎(1．浙江省交通规划设计研究院．杭州310006；2．浙江大学．杭州310058)【摘要】在T构桥转体施工过程中，转动结构是连接T构桥基础与桥墩的临时施工构造措施，是转体施工成功与否的关键。本文通过对T一构桥转体施工过程的有限元模拟，研究了转动结构的局部应力分布。结果表明：转动结构整体处于较低的应力状态，局部存在应力集中现象，可通过加强局部构造措施保证转动结构整体力学性能从而满足转体施工的安全要求。【关键词】T构桥；转

2、体施工；转动结构【中图分类号】U449．8【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2011)10—0045—03桥梁转体施工是指将桥梁结构在非设计轴线位中支点处断面边夏点处研回置制作成形后，通过转体就位的一种施工方法。它可l枷1400n^l以将在障碍上空的作业转化为岸上或近地面的作业。转动支承是平转法施工的关键设备，由上转盘、下转盘883构成。上转盘支承转动结构，下转盘与基础相联。通过上转盘相对于下转盘转动，达到转体目的。转动支承往往必须兼顾转体、承重及平衡等多种功能。因此图2箱梁标准断面图／era采用转体施工方法

3、的桥梁其关键技术问题是转动设备与转动能力，施工过程中的结构稳定和强度保证，结靴：一一．构的合拢与体系的转换。接强嚣疆暾：土混凝匕±盘、～k摹-4_一本文结合一座上跨铁路的高速T构桥，通过对该几I}nIInIIf]ll：I÷I桥转体结构局部应力的空间仿真分析，得出该部位应、●^瑚千斤1．顼反力座力分布的一般规律，定量地得到结构内的应力分布状一20251＼⋯一I．3[125．况，检验设计的安全性与合理性，为工程设计和施工(8)转体结构立面图提供合理的依据。1工程概况某上跨铁路的高速立交桥，桥垮布置为2X80m预应力混凝土T形刚

4、构。桥梁上部结构采用变截面单箱三室，整幅设桥。T构中间支点处梁高6．2m，边支点梁高2．8m，桥面宽28m。下部结构主墩采用矩形双薄壁墩，如图1、图2所示。转体结构平面图图3转体结构构造图图1桥梁总体布置图2结构分析模型桥梁采用转体施工，转动结构分上下两部分，上根据圣维南原理，转体结构的局部应力分布只与转盘高3m，宽14m，上部有高2m的承台，承台横桥向邻近区域的应力状态有关，远离转体结构的应力状态，lOm同主墩宽度，纵桥向为主墩外边缘间距。图3给对其应力分布的影响很小。因此，在对转体结构局部出了转体结构的布置图。由于是双

5、幅同时转体，结构关键区域分析之前，首先要对全桥体系进行静力分析，自重很大，考虑到施工过程的安全性，现对转动结构进行有限元分析计算。计算得到该桥在恒载作用下墩底的截面内力，并以此低温建筑技术2011年第1O期(总第160期)作为转体结构模型加载的依据，再取脱离体建立局部4计算结果分析空间有限元模型进行精细化分析，以得到转体结构详上述工况有限元计算结果表明：连接区域受力较细的应力分布与变形情况。为复杂，部分区域应力集中现象较为明显。结构整体静力分析采用有限元程序MIDASCivil，4．1转体结构整体应力计算结果全桥划分为10

6、2个梁单元，计算模型如图4所示。采从转体结构整体计算结果可以得出，结构在顺桥通过计算分析得出在恒载作用下，墩底竖向反力为向最大拉应力为5．67MPa，出现在承台顶部中心，最大157962．99kN。压应力为20．05MPa，出现在球铰处；结构在横桥向最大拉应力为5．08MPa，出现在承台顶部中心，最大压应力为18．77MPa，出现在球铰处；结构竖向最大拉应力为1．87MPa，出现在承台和墩底连接处，最大压应力为36．63MPa，出现在上下转盘球铰处。从计算结果可以发现，转体结构应力主要集中在两处部位，一处为上转盘顶面，此处

7、顺桥向及横桥向拉应力较大，一处为转体3转体结构有限元模型球铰处，此处压应力较为集中。对于顶部拉应力过大转体结构局部分析采用通用有限元计算软件AN·的现象，可以通过增大上转盘横桥向和顺桥向预应力SYS。采用实体单元soild65模拟混凝土；用空间板单来加强此处的安全储备，对于球铰处压应力较为集中元shell181模拟上球铰球面以及下球铰的四氟板；上的现象，下面内容将详细分析。球铰和下球铰的球面接触采用接触单元conta174和4．2球铰应力计算结果targel70来模拟。整体结构离散为76816个实体单元由以上计算结果发现，

8、转体结构球铰处的压应力和312个壳单元。图5给出了转体结构有限元模型。非常集中，因此有必要对此处结构进行局部应力分析。计算模型在桥墩所在的面施加均布面力来模拟桥梁图6给出球铰的应力云图。从计算结果可以看出，球上部对转体的竖向作用力，荷载大小由结构整体静力铰顺桥向最大拉应力为：0．34MPa，出现在球铰侧